ESCÓRIA SIDERÚRGICA E CALCÁRIO NO CULTIVO DE CANA- DE ... · Agenor, Xuxo, Bruno, Airon e...

MÁRCIO FÉLIX SOBRAL

ESCÓRIA SIDERÚRGICA E CALCÁRIO NO CULTIVO DE CANA-

DE-AÇÚCAR EM SOLO DA ZONA DA MATA DE PERNAMBUCO

RECIFE – PE FEVEREIRO – 2010




Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciência do Solo da

Universidade Federal Rural de

Pernambuco, como parte dos requisitos

para obtenção do título de Mestre em

Ciência do Solo.

RECIFE – PE FEVEREIRO – 2010




COMITÊ DE ORIENTAÇÃO Professor Dr. Clístenes Williams Araújo do Nascimento - Orientador

Professora Dra.: Karina Patrícia Vieira da Cunha - Corientador

Dissertação defendida e aprovada pela banca examinadora em:

ORIENTADOR:

____________________________________________________

Prof. Dr. Clístenes Williams Araújo do Nascimento (UFRPE)

EXAMINADORES:

____________________________________________________

Prof. Dr. Évio Eduardo Chaves Melo

____________________________________________________

Prof. Dr. Gustavo Pereira Duda

____________________________________________________

Prof. Dr. Fernando José Freire

RECIFE – PE

FEVEREIRO, 2010

À minha mãe Catharina e aos meus irmãos

Mário, Marcelo e Mañana

DEDICO

A Catharina Félix Sobral

OFEREÇO

Ao meu pai Mário Sobral (in memorian) e

José Félix da Silva (in memorian)

MINHA ETERNA GRATIDÃO

AGRADECIMENTOS

A Deus pela saúde, força, “juízo”, muita calma e paciência durante o decorrer do curso;

À Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), pelo apoio institucional e à Fundação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CNPq), pela bolsa de estudos concedida;

Ao meu orientador professore e amigo Clístenes Williams Araújo do Nascimento pela

orientação, ensinamentos, compreensão e amizade.

Aos membros da Banca examinadora, pelas sugestões e contribuições para a melhoria deste

trabalho;

Aos professores do curso pelos ensinamentos e amizade;

Aos funcionários da Pós-Graduação em Ciência do Solo, Zeca, Socorrinho, Damião entre outros

que se dedicaram e ofereceu o melhor durante o mestrado;

Aos meus amigos da turma de mestrado da Pós-Graduação Israel, Fabiana, Raquel, Daniela,

Alexandre, Jane, Clayton, Rodolfo pela amizade e atenção durante o curso. Aos companheiros do

Laboratório de Fertilidade do Solo Renato, Zil, Fernando, Piaba, Givanildo, Rayana, Francisco, Eriberto,

Sr. Josias, Anderson, Vinicius pela atenção, amizade e compreensão durante o período do curso. Aos

amigos Karina Cunha, Évio, Carol Biondi pelos momentos agradáveis, pela amizade e conselhos durante

o período que estive no convívio deles. A equipe que trabalhou junto durante o período da dissertação

Agenor, Xuxo, Bruno, Airon e Vinicius Mendes pelos momentos inesquecíveis de companheirismo,

esforço, dedicação, aprendizado e muito trabalho. Enfim, todos tiveram presença marcante e sem dúvidas

proporcionaram momentos memoráveis.

Aos grandes amigos Welka Preston e Hailson Alves pela amizade, atenção, conselhos,

momentos divertidos que pudemos presenciar ao longo dos anos do curso. Aos amigos de hoje e sempre

Francisco Gonçalo e João Paulo pela amizade, diversão, atenção, dedicação e momentos bons dos quais

aproveitei ao lado dessas figuras.

À capoeira e a turma que faz parte dos treinamentos professor Gavião, Leila, Companheiro,

Camarão, Mical, Guiné, Bananinha, Joaninha, Contonete, Miúdo, Fofo, Louva-Deus, Aranha e aos

demais pela agradável convivência, treinamento e momentos bons.

À minha mãe Catharina, meus irmãos Mário, Marcelo e Mañana, meu sobrinho Dudu, minha

afilhada Alice, minha cunhada Stela e C&A, minhas tias Cristina e Afra, minha avó Cecília, meus primos

e meus tios Cristovão e Marlúcia por tudo que eles me proporcionam, pelo incentivo, amor e apoio

emocional no decorrer desta fase de minha vida;

Aos meus amigos do Centro de Ciências Agrárias da UFAL pela eterna amizade;

À todos que contribuíram de alguma forma para a elaboração deste trabalho.

SUMÁRIO

Página

Introdução geral............................................................................................................ 7

Referências bibliográficas............................................................................................. 12

CAPÍTULO I - Escória siderúrgica e calcário no cultivo de cana-de-açúcar em solo

da zona da mata de pernambuco...................................................................................

16

Resumo.......................................................................................................................... 17

Abstract......................................................................................................................... 18

Introdução..................................................................................................................... 19

Material e métodos........................................................................................................ 20

Resultados e discussão.................................................................................................. 23

Conclusões.................................................................................................................... 33

Referências bibliográficas............................................................................................. 34

Ficha catalográfica S679e Sobral, Márcio Félix Escória siderúrgica e calcário no cultivo de cana-de-açúcar em solo da zona da mata de Pernambuco / Márcio Félix Sobral. -- 2010. 36 f. : il. Orientador: Clístenes Williams Araújo do Nascimento. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo) – Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Agronomia, Recife, 2010. Referências. 1. Silício 2. Contaminação do solo 3. Micronutrientes 4. Metais pesados I. Nascimento, Clístenes Williams Araújo do, orientador II. Título CDD 631.4

7

INTRODUÇÃO GERAL

A cana-de-açúcar é uma gramínea perene pertencente ao gênero Saccharum, da

tribo Andropogoneae, família Poaceae (Gramineae). É uma cultura que produz, em

curto período, um alto rendimento de matéria verde, energia e fibras, sendo considerada

uma das plantas com maior eficiência fotossintética (Lima et al., 2001). É uma planta

C4, assim chamada por formar compostos orgânicos com quatro carbonos. É adaptada

as condições de alta intensidade luminosa, altas temperaturas e relativa escassez de água

(Segato et al., 2006).

A cana-de-açúcar teve sua origem na Nova Guiné e foi levada para o sul da

Ásia, sendo utilizada de início, principalmente, em forma de xarope. A propagação da

cultura da cana no norte da África e sul da Europa deve-se aos Árabes. Nesse mesmo

período, os chineses a levaram para Java e Filipinas. As conquistas árabes no Ocidente

disseminaram o cultivo da cana-de-açúcar nas margens do mar Mediterrâneo, a partir do

século VIII. Na Europa, a cana-de-açúcar não correspondeu às tentativas de cultivo,

devido à cultura ser típica de climas tropicais e subtropicais. No século XIV, continuou

a ser importada do Oriente em escala modesta, por toda região mediterrânea. A guerra

entre Veneza e os turcos levou à procura de outros centros abastecedores. Desta

maneira, surgiram culturas nas ilhas da Madeira e Canárias, implantadas pelos

portugueses e espanhóis, respectivamente (Mozambani et al., 2006).

No Brasil, as primeiras mudas de cana-de-açúcar foram trazidas da Ilha da

Madeira por Martim Afonso de Souza em 1532, mas há indícios de que o cultivo da

cana-de-açúcar seja anterior à época do descobrimento. Em fins do século XVI, os

Estados de Pernambuco e Bahia contavam mais de uma centena de engenhos, tendo a

cultura em crescente expansão de tal modo que o Brasil, até o fim do século XVIII,

liderou a produção mundial de açúcar, com grande penetração no mercado europeu

(Mozambani et al., 2006). Este foi o início de uma indústria que encontrou no Brasil,

dentre todas as nações que mais tarde tornaram-se produtoras, seu campo mais fértil

para uma rápida expansão e perpetuação por quase quinhentos anos sem interrupção

(Azania, 2003).

Com a crise do petróleo depois de meados da década de 70, a cultura da cana-de-

açúcar passou a receber uma atenção especial, como solução viável para o problema da

emergente crise energética, devido sua potencialidade de produção de energia a partir de

8

fonte renovável (Barela, 2005). À produção de álcool etílico ou etanol a partir desta

cultura tornou-se significativa, seja para a utilização direta em motores (álcool

hidratado) ou em mistura com a gasolina (álcool anidro). Desde então, o álcool

combustível passou a absorver parte da matéria prima antes destilada apenas para o

açúcar (Mozambani et al., 2006). Além disso, a crescente preocupação da sociedade

mundial com o ambiente vem gerando discussões e medidas na redução do uso de

combustíveis fósseis, os quais são os grandes responsáveis pela emissão de gases

poluentes na atmosfera. Diversos países estão buscando minimizar o uso desses

combustíveis, seja pela substituição do produto ou pela adição de outros combustíveis

para diminuir a carga poluidora. Neste contexto, cultura da cana-de-açúcar (Saccharum

spp.) é uma das melhores opções dentre as fontes de energia renováveis, apresentando

grande importância no cenário agrícola brasileiro e um futuro promissor no cenário

mundial (Maule et al., 2001).

Segundo a Conab (2009), a área de cana-de-açúcar que será colhida destinada à

atividade sucroalcooleira, safra 09/2010, está estimada em 7.531 mil hectares,

distribuídas em todos estados produtores. A previsão para produção total de cana moída

é de 612.211,20 mil toneladas, no qual que 45,08% destinado à produção de açúcar e

54,92% destinado à produção de álcool, sendo que 70,42% são de álcool hidratado e

29,58% são de álcool anidro.

No Brasil, o cultivo de cana-de-açúcar ocupa grande extensão territorial, sendo

realizado em vários tipos de solos, sob influência de diferentes climas (DIAS, 1997). É

importante salientar, porém, que vários fatores podem interferir na produção e

maturação da cultura da cana-de-açúcar, sendo os principais as interações

edafoclimáticas, o manejo da cultura e a cultivar escolhida (CESAR et al., 1987).

Os solos tropicais, normalmente, apresentam baixo pH, alto teor de Al, baixa

saturação por bases e alta capacidade de fixação de P (Matichenkov & Calvert, 2002).

Desta maneira, em muitos casos, faz-se necessário a pratica da calagem, na qual

proporcionar benefícios bem conhecidos na agricultura, atuando principalmente no

fornecimento de cálcio e magnésio, correção da acidez do solo, neutralização dos

elementos tóxicos como alumínio e manganês e, no aumento da disponibilidade de

nutrientes.

O calcário é o material mais utilizado como corretivo de acidez do solo no

Brasil. Entretanto, a utilização de escória de siderurgia para a mesma finalidade vem

9

sendo uma alternativa viável (Amaral et al., 1994), a qual possui como componentes

neutralizantes os silicatos de cálcio e magnésio.

As escórias de siderurgia são subprodutos da indústria do ferro e do aço, tendo

como seus constituintes principais os silicatos de cálcio e de magnésio (Malavolta et al,

2002). Esses resíduos da metalurgia ocorrem do processamento em altas temperaturas,

geralmente acima de 1900 ºC. Neste processo, uma carga composta por minério de

ferro, como a hematita (Fe2O3), a limonita (Fe2O3.2H2O) ou a magnetita (Fe3O4); carvão

coque e um fundente, calcário (CaCO3) é introduzida na parte superior do forno e,

através da ação térmica, é obtido o ferro-gusa e a escória (Madeiros et al., 2009).

As escórias siderúrgicas podem ser utilizadas na agricultura basicamente como

fornecedoras de Ca, Mg e Si para as culturas ou como corretivo da acidez do solo. Com

a aplicação da escória, ocorre a correção da acidez do solo, tendo em vista a ação do

silicato de cálcio. A presença de base química SiO3-2, promove reações químicas no solo

semelhante ao calcário, como aumento do pH e precipitação de Al e Mn tóxicos (Prado

& Fernandes, 2001), com o benefício adicional de promover aumento dos teores

disponíveis de Si no solo.

Apesar da escória de siderurgia ter um destino viável agronomicamente e estar

disponível no mercado brasileiro, que nas últimas décadas vem se acumulando com o

crescimento do parque siderúrgico nacional (Prado & Fernandes, 2000), essa tem sido

pouco comercializada para esse fim (Quaggio, 2000). Além dos benefícios às culturas,

existe a possibilidade da reciclagem de grande parte desse resíduo, contribuindo para

diminuir os problemas ambientais de acúmulo desse material (Prado et al., 2003).

Uma das culturas que apresenta potencial para a utilização de escória

siderúrgica, devido a seu histórico na reciclagem de resíduos, é a cana-de-açúcar.

Diversos trabalhos têm sido realizados para avaliar os efeitos de escória siderúrgica em

cana-de-açúcar e em outras culturas (Prado et al., 2003; Brassioli et al., 2009; Madeiros

et al., 2009; Prado & Fernandes, 2000). Prado et al. (2003) verificaram que a aplicação

da escória siderúrgica e do calcário, em pré-plantio, promoveu efeito residual positivo

na produção da soqueira da cana-de-açúcar. Prado e Fernandes (2000), em seus estudos

com aplicação de calcário e escória siderúrgica com cana-de-açúcar, em vaso,

obtiveram que além da correção da acidez do solo, ambos corretivos aumentaram os

teores de Ca+Mg do solo de maneira semelhante, não diferenciando-se entre si. Barbosa

Filho et al. (2004) obtiveram resultados positivos quanto à absorção de Si e

10

produtividade de grãos, quando aplicaram doses de escória no solo cultivado com arroz

em terras altas.

Para o estabelecimento da cana-de-açúcar, além dos elementos essenciais, outros

podem ser benéficos, tal como o silício, inclusive contribuindo para a sustentabilidade

da produção agrícola (Korndörfer et al., 2002). O silício é o segundo maior elemento em

abundância na crosta terrestre e acumula-se nos tecidos de todas as plantas,

representando entre 0,1 a 10% da matéria seca das mesmas (Korndörfer et al., 2004).

O óxido de silício (SiO2) é o mineral primário mais abundante nos solos,

constituindo a base da estrutura da maioria dos argilo-minerais; todavia, nos solos

tropicais, altamente intemperizados, esses minerais contendo Si são quase inexistentes

ou ocorrem na forma de quartzo, opala e outras formas nas quais o Si não é disponível

às plantas (Barbosa filho et al., 2001). O silício está presente na solução do solo como

ácido monossilícico [Si(OH)4], a maior parte em forma não dissociada, a qual é

prontamente disponível para as plantas (Nascimento et al., 2009). No entanto, devido

ao fenômeno da dessilicatização dos solos, o Si é continuamente perdido pelo processo

de lixiviação. Os solos tropicais e subtropicais possuem, geralmente, baixos teores de Si

disponíveis para as plantas. Estes solos, em determinadas circunstâncias, podem se

beneficiar da adubação com Si (Korndörfer et al., 2002). As principais fontes de ácido

monossilícico para a solução do solo são: decomposição de resíduos orgânicos;

dissociação de ácidos polissilícicos; dessorção de Si dos óxidos e hidróxidos de Fe e Al;

dissolução de minerais cristalinos e não-cristalinos; adição de fertilizantes silicatados e

água de irrigação. Os principais drenos incluem a precipitação do Si em solução; a

polimerização de ácidos monossilícicos, formando ácido polissilícico, lixiviação,

adsorção em óxidos e hidróxidos de Fe e Al, além da absorção pelas plantas

(Nascimento et al., 2009).

A resposta da cana-de-açúcar ao silício é favorável, particularmente nos solos

pobres com esse elemento. Ross et al. (1974) citam uma exportação de até 408 kg ha-1

de SiO2 para uma produtividade de 74 t ha-1 de cana-de-açúcar (folhas + colmos). Além

desse efeito na produtividade, o Si está normalmente associado à resistência das plantas

a fatores bióticos e abióticos, como ataques de pragas e doenças e resistência ao estresse

hídrico (Korndörfer, 2006), favorece a fotossíntese, por interferir na arquitetura das

plantas (Deren et al., 1993) e até mesmo no metabolismo. O efeito da proteção

mecânica do silício nas plantas é atribuído, principalmente, ao depósito na parede

celular na forma de sílica amorfa. A acumulação de sílica nos tecidos foliares provoca a

11

formação de uma dupla camada de sílica cuticular, a qual, pela redução da transpiração,

faz com que a exigência de água pelas plantas seja menor (Vitti et. al, 2006). Korndörfer

et al. (2002) afirmam que a adubação com Si pode aumentar a produtividade da cana-

de-açúcar em conseqüência da maior eficiência fotossintética, resistência ao ataque de

pragas e doenças e maior tolerância à falta de água durante os períodos de baixa

umidade do solo.

À disposição final da escória siderúrgica nos campos agrícolas desponta como

uma alternativa viável para este resíduo tendo em vista os benéficos que o mesmo traz

para as culturas e para o solo. Além disso, a redução desse resíduo nos pátios das

indústrias siderúrgicas reduz ou evita possíveis problemas de contaminação ambiental.

Diversos trabalhos têm relatado o uso da escória siderúrgica como um corretivo

da acidez do solo, no entanto, deve-se ter cautela em utilizar esses resíduos siderúrgicos,

haja vista que os mesmos podem conter metais pesados e assim contaminar os solos.

Diante do que foi exposto o presente trabalho teve como objetivo avaliar à disposição

final da escória de aciaria de forno elétrico e o fornecimento de cálcio e magnésio, por

meio da aplicação de calcário dolomítico, no cultivo da cana-de-açúcar.

12

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121-138.

CAPÍTULO I



17



Resumo: O desenvolvimento da siderurgia no Brasil produz diversos tipos de escórias,

as quais muitas vezes se acumulam nos pátios das industrias tornando-se um problema

ambiental. Sua disposição final em campos agrícolas é uma prática que pode minimizar

a acumulação destes resíduos e ao mesmo tempo fornecer nutrientes às plantas e corrigir

a acidez dos solos. No entanto, há necessidade de avaliar quais riscos estes resíduos

podem gerar ao ambiente. O presente trabalho teve como objetivo avaliar à disposição

final da escória de aciaria de forno elétrico e o fornecimento de Si, nutrientes (Ca, Mg,

P, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni) e metais pesados (Cd e Pb) para cana-de-açúcar. O experimento

foi realizado na Usina Santa Teresa, município de Goiana-PE, em um Argissolo

Vermelho-Amarelo. Os tratamentos adotados foram doses de escória de aciaria e

calcário dolomítico (0; 0,5; 1,0; 2,0 e 40 t ha-1), aplicados no sulco de plantio, no qual

posteriormente, foi semeado a cana-de-açúcar (var. RB92579). Ao término do

experimento, foram realizadas as avaliações do solo, planta e parâmetros industriais. A

escória bem como o calcário promoveram alterações nas propriedades químicas do solo

e em algumas variáveis analisadas na planta. A escória aumentou significativamente

(P≤0,05) nos teores de Ca, Mg, P, Si, Fe, Mn e Zn, no solo, bem como reduziu a acidez

potencial. Quanto às características industriais aumentou a área foliar e altura dos

colmos, bem como, o teor de Zn nas folhas. O Calcário proporcionou aumento do pH,

reduziu o teor de Al e aumentou o teor de Na no solo. Houve ainda acréscimo nos teores

de Ca, Mg, Cu, Zn e redução da acidez potencial. Proporcionou também um teor

significativo de Cu nas folhas de cana-de-açúcar. Não foi detectado nas análises de

folhas de cana-de-açúcar e do solo a presença de Ni, Cd ou Pb, indicando que a

utilização de escória de aciaria não causou problemas de contaminação.

Palavras-chave: Silício; contaminação de solo; micronutrientes; metais pesados.

18

STEEL SLAG AND LIME FOR SUGARCANE CULTIVATION IN

PERNAMBUCO

Abstract: Several types of slag accumulate in industry and become an environmental

problem. Its final disposal as fertilizer in agriculture is a practice that can supply plant

nutrients and to correct soil acidity while minimizing the environmental impact.

However, there is the need for evaluating the risks of slag addition contaminate soils

with heavy metals. The work was carried out to study the effects of the final disposal of

a steel slag compared to lime on the supply of silicon, macronutrients (Ca, Mg and P),

micronutrients (Fe, Cu, Zn, Mn and Ni) and heavy metals (Cd and Pb) to sugarcane

plants grown on an Ultisol. The steel slag and lime doses (0; 0.5; 1.0; 2.0, and 4.0 t ha-1)

were applied to the sugarcane at the planting (cultivar RB92579). The results showed

that the steel slag increased the concentrations of Ca, Mg, P, Si, Fe, Mn and Zn in soil

and reduced the potential acidity. There was an increase in the foliar área and stems

height as well as in the Zn concentration in the leaves. Lime promoted increase of pH,

and decrease in the concentrations of Al and incrase in the Na concentrations. Nickel,

Cd, and Pb were not detected neither in the soil nor in the plant. This indicates that the

steel slag tested presented no soil contamination with these heavy metals.

Key words: Silicion; contamination of soil; micronutrients; heavy metals.

19

INTRODUÇÃO

A crescente atividade siderúrgica no Brasil é uma importante produtora de

diversos tipos de escórias, produzindo mais de 3 milhões de toneladas por ano (Prado et

al., 2001), os quais muitas vezes são acumulados nos pátios das indústrias gerando um

problema ambiental.

Dentre as opções de disposição final, a reutilização de resíduos é, sem dúvida, a

opção mais interessante sob o ponto de vista econômico, ambiental, e, muitas vezes,

social. A reciclagem de resíduos representa um benefício inquestionável: a minimização

do problema ambiental que representa seu descarte inadequado. Entretanto, no Brasil, a

principal destinação de resíduos ainda são os aterros, que na maioria das vezes não

atendem aos padrões ambientais de qualidade. Mesmo os aterros sanitários controlados,

ambientalmente corretos, podem não representar a melhor solução (Pires & Mattiazzo,

2008), considerando as restrições impostas aos aterros e considerando o complexo

processo de licenciamento dessas destinações (Alves, 2001).

As escórias siderúrgicas podem ser utilizadas na agricultura basicamente como

fornecedoras de Ca, Mg e Si para as culturas ou como corretivo da acidez do solo. Sua

disposição nos campos agrícolas minimizaria o acúmulo deste resíduo nos pátios das

indústrias. No entanto, apesar desses efeitos benéficos, este resíduo pode conter metais

pesados em teores relativamente elevados, o que pode resultar em contaminação de

solos (Araújo & Nascimento, 2005).

Uma das culturas que apresenta potencial para a utilização de escória

siderúrgica, devido a seu histórico na reciclagem de resíduos, é a cana-de-açúcar. Além

deste aspecto, a cultura da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das melhores opções

dentre as fontes de energia renováveis, apresentando um futuro promissor no cenário

mundial, haja vista que o uso de combustíveis os quais são os grandes responsáveis pela

emissão de gases poluentes na atmosfera, vem gerando grandes preocupações

ambientais na sociedade atual. Vários países estão buscando reduzir ao máximo o uso

desses combustíveis, seja pela substituição do produto ou pela adição de outros

combustíveis para diminuir a carga poluidora (Maule et al., 2001).

Neste cenário, o presente trabalho teve como objetivo avaliar à disposição final

da escória de aciaria de forno elétrico e o fornecimento de cálcio e magnésio, por meio

da aplicação de calcário dolomítico, no cultivo da cana-de-açúcar.

20

MATERIAL E MÉTODOS

Local e implantação do experimento

O experimento foi realizado na Usina Santa Teresa, localizada no município de

Goiana, Pernambuco. O solo foi classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo e

caracterizado química e fisicamente conforme métodos preconizados pela Embrapa

(1999) (Tabela 1).

Tabela 1. Análise química e física do solo utilizado no experimento (camada de 0 – 20

cm de profundidade).

pH P Na+ K+ Ca+2+Mg+2 Ca+2 H+Al Al +3 Areia Silte Argila mg dm-3 _______________________cmolc dm-3____________________ ________g kg-1________

5,8 14 0,197 0,23 4,20 3,16 1,80 0,0 746 45 209

A escória siderúrgica que foi utilizada no experimento (pó de aciaria de forno

elétrico) foi passado em peneira de 2 mm e caracterizado quimicamente segundo

métodos descritos pela Embrapa (1999), Korndörfer et al. (2004) para determinação do

silício e programa de aquecimento em forno de microondas pelo método EPA 3052 para

determinação dos metais pesados (Tabela 2).

Os materiais utilizados foram calcário dolomítico e escória siderúrgica em doses

de 0,0; 0,5; 1; 2; e 4 t ha-1. A adubação NPK, formulação 8-20-20 (500 kg ha-1), foi

aplicada em todos os tratamentos com base na análise química do solo. A variedade de

cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) utilizada no experimento foi a RB 92579. Os

tratamentos (doses de calcário ou escória) foram aplicados no sulco de plantio (Figura

1). Em seguida foi realizado o plantio da cana-de-açúcar nas linhas de cultivo da área

experimental (Figura 1). Cada parcela foi constituída por cinco linhas de cultivo (dez

metros de comprimento), sendo o espaçamento adotado entre linhas de 1 metro. A área

experimental considerada para coleta dos dados foi representada pelas três linhas

centrais.

21

Tabela 2. Análise química da escória de aciaria e do calcário

dolomítico utilizados no cultivo de cana-de-açúcar em solo de

Goiana-PE.

Característica Valor Escória Calcário

SiO2 total (g kg-1) 198,0 - SiO2 solúvel (g kg-1) 6,3 - P2O5 (g kg-1) 2,7 - K2O (g kg-1) 1,4 - CaO (g kg-1) 131,0 374,0 MgO (g kg-1) 75,0 95,0 Fe (g kg-1) 20,1 - Zn (g kg-1) 0,96 0,004 Cu (g kg-1) 0,24 0,002 Mn (g kg-1) 0,8 0,046 Ni (g kg-1) 0,07 0,01 Cd (g kg-1) 0,01 0,003 Pb (g kg-1) 0,33 - PN (%) 67,4 94,0 RE (%) 66,4 81,0 PRNT (%) 45,0 76,0

Figura 1. Aplicação de doses crescentes de calcário ou escória no sulco de plantio (A)

e, plantio da cana-de-açúcar nos sulcos (B) da área experimental localizada

em Goiana-PE.

Coleta e determinação química da cana-de-açúcar

Antes da colheita da cana-de-açúcar, foram coletada folhas para análise química.

Retirou-se a folha +3 da planta (10 folhas por parcela), nas quais foram acondicionadas

em sacos de papel, devidamente identificados, e levadas ao laboratório para análise

A B

22

foliar. Esse material vegetal após seco em estufa a 65°C foi triturado em moinho tipo

Wiley. O silício acumulado na parte aérea foi extraído de acordo com o método

“amarelo” descrito por Korndörfer et al. (2004). Para determinação dos demais

elementos procedeu-se digestão nitro-perclórica conforme metodologia da Embrapa

(1999). Foram determinados P e Si por colorimetria, K+ por fotometria de chama, Ca,

Mg, Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Pb e Ni por espectrofotometria de absorção atômica.

Os parâmetros industriais analisados foram os seguintes: tonelada de cana por

hectare (TCH) e sólidos totais no caldo (Brix). A TCH foi determinada pelo peso da

cana crua colhida nas três linhas centrais de cada parcela no campo e os demais

parâmetros industriais foram determinados pela própria usina. Além dessas variáveis

industriais, foram avaliadas a altura dos colmos (ALTC), número de colmos (NCOL),

área foliar (AFOL) e diâmetro dos colmos (DMC).

Coleta e determinação química do solo

Na colheita do experimento da cana-planta amostras de solos foram coletadas

das parcelas experimentais nas profundidades de 0 – 20 cm e 20 – 40 cm para observar

a influência da aplicação da escória e do calcário nas propriedades químicas do solo.

Foram coletadas 8 amostras por linha, as quais foram para formar uma amostra

composta. Esta amostra foi acondicionada em saco plástico, identificado previamente, e

levados para análise química. Nessas amostras coletadas foram determinados P, Ca2+;

Mg2+; K+; Al3+; H+Al (Embrapa, 1999) e Si Korndörfer et al. (2004). Foram

determinados também Cu2+, Zn2+ e Mn2+, disponíveis nos tratamentos, extraídos com

Mehlich-1. Si e P foram determinados por colorometria. Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Pb e Ni

foram extraídos com Mehlich-1 determinados por espectrofotometria de absorção

atômica; o K por fotometria de chama; Ca, Mg, Al e H+Al por titulometria. Todas as

análises químicas foram realizadas no Laboratório de Fertilidade do Solo da UFRPE.

Delineamento experimental

O experimento foi realizado em blocos ao acaso, constituído por nove

tratamentos, sendo quatro doses de calcário, quatro doses de escória siderúrgica e um

tratamento somente com NPK, com quatro repetições, totalizando 36 parcelas.

23

Os dados obtidos nas avaliações foram submetidos à análise estatística por meio

de ajustes de equações de regressões e correlações de Pearson pelo programa estatístico

SAEG v.9.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

As doses crescentes de escória de aciaria e de calcário não proporcionaram

aumento significativo nas variáveis industriais analisadas (Figura 2). Brassioli et al.

(2009), em seus estudos verificaram que a escória siderúrgica foi superior ao calcário,

quanto à produção de colmos do terceiro até o quinto ciclo de produção. Segundo

Rosseto et al. (2004), os acréscimos na produtividade da cana-de-açúcar em resposta à

calagem são esporádicos. É importante observar que no presente estudo apenas um ciclo

da cana-de-açúcar (cana-planta) foi avaliado. É possível que nos ciclos seguintes a

resposta dos tratamentos seja melhor expressa. Quando ocorreram respostas a aplicação

de calcário nos experimentos relatados na literatura, foram obtidos em condições de

severa acidez, na presença de alumínio em níveis tóxicos e, principalmente, na ausência

de teores adequados de cálcio e magnésio. O efeito residual da escória siderúrgica na

socaria poderá ser positivo quando comparado ao da cana-planta, uma vez que a

liberação dos nutrientes ocorre lentamente. De acordo com Brassioli et al. (2009), o

efeito residual da escória de siderurgia no aumento da produção da cana-de-açúcar foi

mais importante nas soqueiras, quando comparada com a cana-planta, tendo em vista

que não houve diferença entre os dois materiais na cana-planta e na primeira soqueira.

Para as variáveis de altura de colmos e área foliar em cana-de-açúcar houve

aumentos significativos (P≤0,05) quando o solo foi tratado com escória siderúrgica, no

entanto para o tratamento com calcário não houve efeito significativo (Figura 3). Isto

pode indicar um efeito do Si sobre essas variáveis, não obtidas apenas pela elevação do

pH, como ocasionado pelo calcário. Segundo Deren et al. (1993), o silício pode atuar

favorecendo a fotossíntese, interferindo na arquitetura das plantas, e até mesmo no

metabolismo, o que implicaria em maior área foliar.

24

Figura 2. Variáveis industriais analisadas em cana-de-açúcar cultivada em solo tratado

com escória siderúrgica e calcário.

Figura 3. Variáveis de altura de colmos (A), área foliar (B), diâmetro médio dos colmos

(C) e números de colmos (D) analisados em cana-de-açúcar cultivada em solo

tratado com escória siderúrgica e calcário.

�� , �

�� , �

Variáveis industriais

20,5

21

21,5

22

22,5

0 1 2 3 4

Doses de escória e calcário t ha -1

Brix

Escória

Calcário

Variáveis industriais

80

85

90

95

0 1 2 3 4


TC

H

Escória

Calcário

�� , �� , �

A

Escória

Calcário

230

235

240

245

250

255

260

0 1 2 3 4Doses de escória e calcário t ha -1

�� , � B

Escória

Calcário 340

360

380

400

420

0 1 2 3 4


Áre

a fo

liar (

cm2 )

�� ,

C

�� , �

�� , ��

2,05

2,10

2,15

2,20

2,25

0 1 2 3 4


DM

C (

cm)

Escória

Calcário

D

0

5

10

15


Escória

Calcário

��

� ��, � �� ,

25

Em relação à análise do tecido foliar houve incremento significativo (P≤0,05)

apenas nos teores de Zn e Cu em cana-de-açúcar cultivada em solo tratamentos com

escória siderúrgica e calcário, respectivamente (Figura 4). Mesmo com o aumento, estes

teores ficaram abaixo da faixa de teores adequados de micronutrientes na cana-de-

açúcar, segundo Raij et al., 1997. Madeiros et al. (2009), trabalhando com escória

siderúrgica em cana-de-açúcar, variedade RB72454, verificaram que houve um

acréscimo na concentração de Zn de 10,14% em relação à testemunha. Não houve

incrementos nos teores de Mn e Fe (Figura 4), P, Si, K e Na (Figura 5) nas folhas de

cana-de-açúcar cultivada em solo tratado com escória siderúrgica e calcário. Não foi

detectado a presença de Ni, Cd e Pb nas folhas de cana-de-açúcar cultivado em solo

tratado com calcário e escória de aciaria. Prado et al. (2003), verificaram que houve

incremento nos teores de Ca, Mg e P em folhas totais da soqueira de cana-de-açúcar na

época da colheita para ambos os corretivos. Os mesmos autores alertam que a

amostragem das folhas das plantas pode ser uma fonte importante de variação porque o

tipo de folha define a sua idade, e tal fato pode influir nas interpretações do estado

nutricional da planta.

Figura 4. Teores de Zn, Cu, Mn e Fe em folhas de cana-de-açúcar cultivada em solo


Folha

0

5

10

15

0 1 2 3 4


Zn

(mg

kg-1

)

Escória

Calcário �� , �� Escória

Calcário

Folha

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4


Cu

(mg

kg-1)

�� , �

Folha

0

50

100

150

0 1 2 3 4


Fe

(mg

kg-1

)

Escória

Calcário

�� , � �� , �

Escória

Calcário

Folha

0

10

20

30

0 1 2 3 4


Mn

(mg

kg-1

) ��

� �, �� , �

26

Figura 5. Teores de P, Na, K e Si em folhas de cana-de-açúcar cultivada em solo


As aplicações de escória e calcário proporcionaram aumentos significativos

(P≤0,05) em algumas variáveis analisadas no solo. A aplicação de calcário resultou no

aumento significativo (P≤0,05) do pH do solo na profundidade de 0-20 cm, enquanto no

tratamento com escória não houve aumento significativo. Prado & Fernandes (2000)

obtiveram aumento no pH do solo em função da aplicação de calcário e escória

siderúrgica em solo cultivado com cana-de-açúcar, em vaso. Em ambos os tratamentos,

na profundidade de 20-40 cm, não houve aumento significativo do pH do solo, mas a

média obtida com a aplicação de calcário foi superior ao pH do solo tratado com escória

siderúrgica (Figura 6).

A aplicação de calcário proporcionou uma redução significativa (P≤0,05) no teor

de Al disponível no solo na profundidade de 0-20 cm, mas não houve efeito na

profundidade de 20-40 cm. As doses de escória não proporcionaram nenhum efeito

significativo nas duas profundidades estudadas (Figura 6).

As doses de escória siderúrgica promoveram uma redução significativa (P≤0,05)

na acidez potencial (H+Al) na profundidade de 0-20 cm, porém não houve efeito

significativo para as doses de calcário aplicadas no solo. Na profundidade de 20-40 cm

houve redução significativa (P≤0,05) da H+Al em função das doses de calcário, por

��

Folha

0

500

1000

0 1 2 3 4


P (

mg

kg-1

)

Escória

Calcário

Folha

0,0

0,5

1,0

1,5

0 1 2 3 4


Na

(mg

kg-1

) Escória

Calcário

�� , �� ,

Folha

0

5

10

15

0 1 2 3 4


K (

mg

kg-1

)

Escória

Calcário

�� , �� , ��

Folha

0,000,100,200,300,40

0 1 2 3 4


Si (

mg

kg-1

)

Escória

Calcário

�� , �� , ��

27

outro lado as doses de escória não proporcionaram redução significativa da acidez

potencial (Figura 7). Barbosa Filho et al. (2004), verificaram que houve uma redução na

acidez potencial com a aplicação de escória, favorecendo o desenvolvimento da cultura

do arroz. Em estudo para avaliar o efeito residual de escória siderúrgica e do calcário

calcítico em cana-de-açúcar, Prado et al. (2003), verificaram que os dois corretivos

apresentaram resultados semelhantes ao reduzirem a acidez potencial trocável nas

profundidades de 0-20 e 20-40 cm.

Figura 6. Valores de pH e redução nos teor de Al em solo cultivado com cana-de-

açúcar tratado com os corretivos.

Figura 7. Redução da acidez potencial em função das doses de corretivos em solo

cultivado com cana-de-açúcar.

Escória

Calcário

0-20 cm

00,5

11,5

22,5

3


H+A

l (cm

olcd

m-3) �� , �

20-40 cm

0

1

2

3

0 1 2 3 4


H+A

l (cm

olcd

m-3

) Escória

Calcário �� , ��

�� , � Escória

Calcário

o-20 cm

5,25,35,45,55,65,75,8

0 1 2 3 4


pH

�� , � �� , �

20-40 cm

55,25,45,65,8

6

0 1 2 3 4


pH

Escória

Calcário

0-20 cm

0

0,1

0,2

0,3


Al (

cmol

cdm

-3) Escória

Calcário

�� , �

�� , � �� , �

20-40 cm

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0 1 2 3 4


Al (

cmol

cdm

-3) Escória

Calcário

28

As doses de escória e calcário proporcionaram incrementos nos teores de Ca do

solo nas duas profundidades. Houve aumentos significativos (P≤0,05) nos teores de Mg

e Ca (Figura 8) em função das doses de escória siderúrgica aplicadas no solo na

profundidade de 0-20 cm, mas não houve esse incremento na profundidade de 20-40

cm. Por outro lado as doses de calcário proporcionaram um aumento significativo

(P≤0,05) de Ca na profundidade de 20-40 cm, mas não houve esse incremento na

camada de 0-20 cm (Figura 8). Prado et al (2003), obtiveram resultados semelhantes

para Ca e Mg na profundidade de 0-20 cm, ao avaliarem o efeito residual de escória

siderúrgica em solo cultivado com cana-de-açúcar. O acréscimo nos teores de Ca e Mg

é resultante da composição química do material utilizado, haja vista que no processo de

fundição do aço, o Ca e o Mg oriundos do calcário e silicato participam das reações

(Firme, 1986).

Figura 8. Aumento nos teores de Ca e Mg, nas duas profundidades estudadas, em solo

cultivado com cana-de-açúcar tratado com escória siderúrgica e calcário.

A redução da H+Al no solo também foram verificados por Barbosa Filho et al.

(2004). A reação benéfica do calcário no solo, possibilita elevar os teores de Ca+2 e

Mg+2, como também neutralizar à acidez do solo. O calcário ao reagir com a água do

solo libera hidroxilas (OH-) e íons bicarbonatos (HCO-3), os quais reagem com os

componentes da acidez potencial (H + Al), diminuindo seus valores no solo,

ocasionando aumento do valor pH (Moraes et al., 2008). Houve correlação significativa

Escória

Calcário

0-20 cm

0

1

2

3

0 1 2 3 4


Ca

(cm

olcd

m-3

)

�� , � Escória

Calcário

20-40 cm

0

1

2

3

0 1 2 3 4


Ca

(cm

olcd

m-3

)

�� , �

0-20 cm

0

0,5

1

1,5

0 1 2 3 4


Mg

(cm

olcd

m-3

)

Escória

Calcário

�� , �

Escória Calcário

20-40 cm

00,5

11,5

2

0 1 2 3 4


Mg

(cm

olcd

m-3

) �� ,

�� , ��

29

(P≤0,05) positiva entre os teores de Ca+Mg e pH do solo tratado com calcário (r=0,68*)

e (r=0,47*) nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm, respectivamente, justificando a

elevação do pH. Os efeitos no aumento do pH e na redução da acidez potencial do solo

são perfeitamente explicado pela presença da base química CO2-

3 presente no calcário

(Prado & Fernandes, 2000).

Figura 9. Valores de K em solo cultivado com cana-de-açúcar tratado com escória

siderúrgica e calcário.

Figura 10. Aumento nos teores de P e Si em solo cultivado com cana-de-açúcar tratado

com escória siderúrgica e calcário.

�� , �� , �

Escória

Calcário

0-20 cm

0

0,1

0,2

0,3

0 1 2 3 4


K (

cmol

cdm

-3)

�� , ��

�� , �

20-40 cm

0

0,1

0,2

0,3

0 1 2 3 4

Doses de escória e calcário t ha -1K

(cm

olcd

m-3

)

Escória

Calcário

�� , �

0-20 cm

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4


P (

mg

dm-3

)

Escória

Calcário Escória

Calcário

20-40 cm

05

101520

0 1 2 3 4


P (

mg

dm-3

) �� , � �� ,

0-20 cm

0

20

40

60

80


Si (

mg

dm-3

)

Escória

Calcário �� , �

Escória

Calcário

20-40 cm

010203040

0 1 2 3 4


Si (

mg

dm-3

) ��

� ��, � �� , �

30

Tanto a escória siderúrgica quanto o calcário não promoveram aumento

significativo nos teores de K nas duas profundidades estudadas (Figura 9), mas

promoveram incrementos significativos (P≤0,05) nos teores de P, Si (Figura 10), Zn e

Mn (Figura 11) na profundidade de 0-20 cm e acréscimo significativo (P≤0,05) no teor

de Mn na profundidade de 20-40 cm para solo tratado com escória siderúrgica. Segundo

Kato e Owa (1997) o aumento da disponibilidade de P do solo em função da aplicação

de escória siderúrgica pode ter ocorrido devido a competição do ânion SiO4-3 com PO-

34 pelos mesmos sítios de adsorção. A correlação significativa (P≤0,05) negativa (r= -

0,65*) entre a disponibilidade de Si e P no solo fortalece essa hipótese. Prado et al.

(2002) verificaram que houve uma liberação significativa de Zn, Cu, Mn e B em solo

tratado com escória siderúrgica, em vaso. Os mesmos autores afirmam que essa

liberação poderia ser maior, em função da reação lenta que esse material apresenta no

solo. As doses de calcário não promoveram acréscimos significativos nos teores de P, Si

(Figura 10), Zn e Mn (Figura 11), mas promoveram incrementos significativos (P≤0,05)

nos teores de Na e Cu nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm, respectivamente (Figura

12).

Figura 11. Aumento nos teores de Zn e Mn em solo cultivado com cana-de-açúcar


�� , ��

0-20 cm

0

2

4

6

0 1 2 3 4


Zn

(mg

dm-3

)

Escória Calcário �� , ��

�� , ��

Escória

Calcário

20-40 cm

0

2

4

0 1 2 3 4


Zn

(mg

dm-3

)

Escória

Calcário

0-20 cm

0

5

10

15

0 1 2 3 4


Mn

(mg

dm-3

)

�� ,

Escória

Calcário

20-40 cm

0

2

4

6

0 1 2 3 4


Mn

(mg

dm-3

)

�� , ��

31

Houve aumento nos teores de Fe disponível no solo na profundidade de 20-40

cm em função das doses de escória de aciaria (Figura 12), este resultado deve-se a

composição química da escória de aciaria. Segundo Prado et al. (2004), os efeitos

distintos da aplicação da escória de siderurgia sobre a liberação de micronutrientes para

o solo pode ser atribuído, muitas vezes, às variações decorrentes da origem da matéria

prima empregada e do tipo de processo industrial utilizado pela Siderúrgica, o que

influencia a composição química do resíduo. Somem-se a isso outras variáveis como a

dose, a forma de incorporação e os atributos físico-químicos inerentes a cada solo.

Figura 12. Aumento nos teores de Fe, Na e Cu em solo cultivado com cana-de-açúcar


�� , � �� ,

Escória

Calcário

20-40 cm

0

0,2

0,4

0,6

0 1 2 3 4


Na

(cm

olcd

m-3

)

0-20 cm

0

0,2

0,4

0,6

0 1 2 3 4


Na

(cm

olcd

m-3

)

Escória

Calcário �� ,

0-20 cm

0

2

4

6

0 1 2 3 4


Cu

(mg

dm-3

)

Escória

Calcário

�� , �� , ��

�� ,

Escória

Calcário

20-40 cm

0

2

4

6

0 1 2 3 4


Cu

(mg

dm-3

)�� , �

�� , �

Escória

Calcário

0-20 cm

0,0

20,0

40,0

60,0

0 1 2 3 4


Fe

(mg

dm-3

)

Escória

Calcário

20-40 cm

0,0

20,0

40,0

60,0

0 1 2 3 4


Fe

(mg

dm-3

)

�� , �

32

A aplicação de escória de aciaria e calcário no sulco de plantio não causou

problemas de poluição ambiental, considerando-se a que não foi detectado a presença

do teor disponível de metais pesados Cd, Pb e Ni no solo e na planta. A utilização de

escória siderúrgica como alternativa para correção de solos ácidos pode ser uma prática

viável, tendo em vista os benefícios que este resíduo proporciona a cultura e ao solo.

Além disso, a escória siderúrgica em sua composição apresenta silício, o qual é um dos

elementos benéficos que a cana-de-açúcar mais extrai do solo e que pode ter ação direta

no acréscimo de produção. Além destes fatores mencionados, o fator ambiente também

é importantíssimo, haja vista que sua utilização reduz as quantidades que estão se

acumulando nos pátios industriais.

33

CONCLUSÕES

A aplicação de escória siderúrgica promove acréscimo nos teores de Ca, Mg, P,

Si, Fe, Mn e Zn e reduz a acidez potencial no solo.

A escória siderúrgica promove incremento no teor de Zn nas folhas da cana-

planta.

A aplicação de escória de siderurgia promove alterações na altura dos colmos e

na área foliar da cana-planta.

A aplicação de escória siderúrgica não aumenta a disponibilidade de metais

pesados Cd e Pb quando aplicadas no sulco de plantio em Argissolo Vermelho-Amarelo

no cultivo da cana-de-açúcar.

34

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